Sissejuhatus liitiumpatareide põhiteadmistesse

1, liitiumakuelementide koostis

1. Positiivne elektroodimaterjal: liitiumühendid nagu liitiumkoobaltoksiid (LICOO ₂), liitiummangaanoksiid (limn ₂ o ₄), liitium -raudfosfaat (LifePo ₄) ja kolmekomponentsed materjalid (Linexcoymnzo ₂) kasutatakse tavaliselt. Erinevatel positiivsetel elektroodimaterjalidel on erinevad jõudlusomadused. Näiteks on liitiumkoobaltoksiidil kõrge energiatihedus, kuid suhteliselt madal ohutus, samas kui liitiumraudse fosfaadi ohutus ja pikk eluiga, kuid suhteliselt madala energiatihedusega.

2. Negatiivne elektroodimaterjal: tavaliselt valmistatud süsinikumaterjalidest, näiteks grafiidist, on selle funktsioon laaditamise ajal liitiumioonide hoidmine ja liitiumioonide vabastamine tühjendamise ajal. Negatiivsed elektroodimaterjalid hõlmavad ka vahefaasi süsinikrosfääre, liitiumitanaat jne.

3. Diafragma: poorne polümeerkile, mis aitab isoleerida positiivseid ja negatiivseid elektroode, vältida lühisahelaid ja võimaldab liitiumioonidel läbi saada. Diafragma materjal on tavaliselt polüolefiini poorne membraan.

4. Elektrolüüt: koosneb peamiselt liitiumsooladest (näiteks liitiumheksafluorofosfaat Lipf ₆) ja orgaanilistest lahustitest, mis vastutavad liitiumioonide läbiviimise eest positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahel. Elektrolüüt võib olla vedel või geel.

5. Kest: aku kest võib olla valmistatud terasest, alumiiniumist, nikliga kaetud rauast või alumiiniumist plastilisest kilest. Kest sisaldab ka aku korki, mis toimib positiivsete ja negatiivsete elektroodide väljalaskeana.

 

2, liitiumpatareide tööpõhimõte

Laadimise ajal vabanevad liitiumioonid positiivsest elektroodimaterjalist, läbivad elektrolüüti läbi eraldaja ja manustatakse negatiivsesse elektroodimaterjali; Väljalaske ajal vabanevad liitiumioonid negatiivsest elektroodimaterjalist, läbivad elektrolüüti läbi eraldaja ja naasevad positiivse elektroodimaterjali juurde, genereerides selles protsessis voolu.

 

3, liitiumakuelementide klassifikatsioon

 

1. Klassifitseeritud välimuse järgi: ruudukujuline liitiumaku, silindriline liitiumaku, pehme pakkide liitiumaku aku;

2. Klassifitseeritud allhankematerjalide abil: alumiiniumist koore liitiumakud, teraskoore liitiumakud ja pehmed pakiakud;

3. Klassifitseeritud positiivse elektroodi materjali abil: liitiumkoobaltoksiid (LICOO2), liitiummangaanoksiid (LIMN2O4), Ternaarne liitium (Linexcoymnzo2), liitium -raudfosfaat (LIFEPO4);

4. Klassifitseeritud elektrolüüdi oleku järgi: liitium-ioonakud (LIB) ja polümeerpatareid (PLB);

5. Klassifitseeritud eesmärgi järgi: tavalised akud ja toitepatareisid.

6. Klassifitseeritud jõudluse omaduste järgi: suure mahutavusega akud, kõrge kiirusega akud, kõrge temperatuuriga akud, madala temperatuuriga akud jne

 

4, liitiumakuelementide omadused

1. Suure energiatihedus: liitiumakueled võivad säilitada rohkem energiat, võimaldades liitiumakudel olla suurem energiatoodang kui muud tüüpi akud samal mahul või kaaluga.

2. Pikk tsükli eluiga: pärast mitut laengu- ja tühjendustsüklit võib see siiski säilitada hea jõudlus, ulatudes üldiselt sadade või isegi tuhandete tsükliteni.

3. Madal enese tühjenemiskiirus: kui seda ei kasutata, on enese tühjenemise kiirus aeglane ja suudab jõudu pikka aega säilitada.

4. keskkonnakaitse: see ei sisalda selliseid raskemetalle nagu elavhõbe ja kaadmium, ning on suhteliselt keskkonnasõbralik.

 

5, ühiste terminite selgitus

1. Maht

Viitab elektrienergia kogusele, mida aku liitiumist teatud tühjendustingimustes võib saada. Aku mahutavuse valem on q=i * t, mõõdetuna coulombsis. Aku mahutavuse ühik on määratletud kui AH (AMPERE HUND) või MAH (MILLIMPERE HOUD), mis tähendab, et 1AH aku saab 1 tund vabastada vooluga 1A, kui see on täielikult laetud.

Varem oli Nokia vanade telefonide aku (näiteks BL -5 C) tavaliselt 500Mah. Tänapäeval on nutitelefonide aku 800-1900 mah, elektrilised jalgrattad on tavaliselt 10-20 AH ja elektriautod on tavaliselt 20-200 AH.

2. Tasumiskiirus/tühjenemismäär

See tähistab laadimiseks ja tühjendamiseks kasutatava voolu kogust, mida tavaliselt arvutatakse aku nominaalse mahutavuse korrutamiseks, mida tavaliselt nimetatakse mitme kraadi Celsiuseks. Aku jaoks, mille maht on 15 0 0Mah, on 1C määratletud kui 1500mAh. Kui see tühjendatakse temperatuuril 2C, lastakse see vooluga 3000 mA ning laaditakse ja tühjendatakse 0,1 ° C juures, laaditakse ja laaditakse vooluga 150 mA.

3. pinge (OCV: avatud vooluahela pinge)

Aku pinge viitab üldiselt liitiumaku nominaalsele pingele (tuntud ka kui nimiväljapinge). Regulaarse liitiumaku nominaalne pinge on üldiselt 3,7 V ja ka selle pingeplatoole nimetame 3,7 V.

Kui aku maht on 20 ~ 80%, kontsentreeritakse pinge umbes 3,7 V (3,6 ~ 3,9 V) ja kui maht on liiga kõrge või liiga madal, muutub pinge oluliselt.

4. energia/võimsus

Energiat (e), mida aku võib teatud standardile tühjendamisel vabaneda, mõõdetakse WH (vatt tundides) või kWh (kilovatt -tunnid), 1kWh =1 kWh.

E=u*i*t, see on võrdne ka aku pinge korrutamisega aku mahutavusega

Võimsuse valem on, p=u*i=e/t näitab energia kogust, mida saab vabastada ajaühiku kohta. Seade on W (vatti) või kW (kilovati). Aku mahutavusega 1500mAh on tavaliselt nominaalne pinge 3,7 V, mis vastab energiale 5,55Wh.

5. Vastupanu

Kuna laadimine ja tühjendamine ei saa olla samaväärne ideaalse jõuallikaga, on olemas teatav sisemine takistus. Sisene takistus tarbib muidugi energiat, mida väiksem on sisemine takistus, seda parem.

Aku sisemise takistuse ühik on MillioHMS (M ω).

Tüüpilise aku sisemine takistus koosneb oomilisest takistusest ja polarisatsioonitakistusest ning sisemise takistuse ulatust mõjutab aku materjal, tootmisprotsess ja struktuur.

6. tsükli elu

Aku laadimist ja tühjendamist üks kord kutsutakse tsükliks ning tsükli eluiga on oluline indikaator aku tööaja toimimise mõõtmiseks.

IEC standard näeb ette, et mobiiltelefoni liitiumpatareisid tuleks välja viia {{0}}. Pärast 500 tsüklit tuleks aku maht säilitada 60% või enam algvõimsusest. See tähendab, et liitiumpatareide tsükli eluiga on 500 korda.

Riikliku standardi kohaselt tuleks pärast 300 -kordset tsükli tööaega säilitada 70% algvõimsusest. Kui aku maht on alla 60% algmahust, loetakse seda tavaliselt lammutavaks.

7. tühjenemise sügavus (DoD)

Määratletud kui protsent aku vabastatud mahust nimivõimsusele.

Mida sügavam on liitiumpatareide tühjendussügavus, seda lühem on aku tööiga.

8. katkestage pinge

Lõpmispinge jaguneb laadmete lõpetamise pingeks ja lõpetamise pingeks, mis tähendab pinget, mille korral aku ei saa jätkata laadimist ega tühjendamist. Lõpetamispingel laadimine või tühjendamine mõjutab märkimisväärselt aku eluiga.

Liitiumpatareide laadimise lõpetamise pinge on üldiselt 4,2 V ja tühjenemise lõpetamise pinge on 3. 0 v.

Liitiumpatareide sügav laadimine või tühjendamine pärast lõpetamise pinget on rangelt keelatud.

9

Kiirus, mille korral aku maht väheneb ladustamise ajal, väljendatuna protsendina mahutavuse vähenemisest ajaühiku kohta.

Tüüpilise liitiumaku isekoolitusmäär on 2–9% kuus.

10. SOC (süüdistusseisund)

Viitab aku järelejäänud toite protsendile kogu toite koguseni, mis võib tühjendada, ulatudes 0 kuni 100%-ni. Peegeldage järelejäänud aku taset.

 

6, akude konventsiooni nimetamine

Erinevatel tootjatel on erinevad nimetamiskonventsioonid, kuid kõik universaalsed akud järgivad ühtset standardit ja aku suurust saab määrata selle nimega.

IEC 61960 andmetel on silindriliste ja ruudukujuliste akude reeglid järgmised:

1. Silindriline aku

3 tähte, millele järgneb 5 numbrit.

Kolm tähte, esimene täht tähistab negatiivset elektroodimaterjali, i tähistab sisseehitatud liitiumioonide olemasolu ja L tähistab liitiummetalli või liitiumisulami elektroodi; Teine täht tähistab positiivset elektroodimaterjali, C tähistab koobalti, n tähistab niklit, m tähistab mangaani ja V tähistab vanaadiumi; Kolmas täht R tähistab silindrilist kuju.

5 numbrit, esimesed 2 numbrit tähistavad läbimõõtu ja viimased 3 numbrit tähistavad kõrgust, kõik millimeetrites.

2. ruudukujuline aku

3 tähte, millele järgneb 6 numbrit.

Kolm tähte, esimene täht tähistab negatiivset elektroodimaterjali, i tähistab sisseehitatud liitiumioonide olemasolu ja L tähistab liitiummetalli või liitiumisulami elektroodi; Teine täht tähistab positiivset elektroodimaterjali, C tähistab koobalti, n tähistab niklit, m tähistab mangaani ja V tähistab vanaadiumi; Kolmas täht P tähistab ruudu.

6 numbrit, esimesed 2 numbrit tähistavad paksust, keskmine 2 numbrit tähistab laiust ja viimased 2 numbrit tähistavad kõrgust (pikkus), kõik millimeetrites.

Näiteks ICR 18650 on universaalne silindriline aku läbimõõduga 18 mm ja kõrgus 65 mm; ICP 053353 on ruudukujuline aku paksus 5 mm, laius 33 mm ja kõrgus (pikkus) 53mm.